化工原理实验
离心泵性能测定
一、实验目的及任务
1,了解离心泵的 构造, 掌握 操作和调节 方法 。
2,测定离心泵在恒定转速下的 示性曲线 并确定
该泵的 最佳工作范围 。
3,熟悉 孔板流量计 的构造, 性能及装设方法,
测定孔板流量计的 孔流系数 。
二、基本原理
1,离心泵的 基本方程 是从理论上对离心泵中
液体质点的运动情况进行分析研究后，得出的
离心泵 压头与流量之间 的关系。
? 离心泵的性能受到泵的 内部结构，叶轮形式，
叶轮转速 的影响。
? 流体流经离心泵的泵
体时，不可避免地会
遇到种种 流动阻力,
产生能量损失，实际
压头要比理想压头小。
理论压头
环流而致之压头减小
实际压头
冲击损失
摩擦损失
流量
压
头
与
压
头
损
失
? 由图中看出,H— Q
曲线即是将 磨擦损失，
冲击损失，机械损失
等除去以后的实际
H— Q特性曲线。
? 由于流体在泵内流动的 规律 还没有完全掌握，
对于扬程尚不能从理论上作出精确计算，
? 因此，在一定转速下泵的 扬程、轴功率和泵
的效率 η随流量 Q的变化关系，需由实验测定。
? 实验将测出的 H—Q,N—Q,η—Q之间的关
系标绘在坐标纸上成为三条曲线即为泵的特性，
根据曲线可找出泵的 最佳操作范围,作为选泵
的依据
? 泵的 扬程 用下式计算
g
uuhHHH
e 2
2
1
2
2
0
?????
真空表压力表
（ 2— 1）
式中：
压力表H
— 泵出口处的 压力 表读数 [m水柱 ]；
真空表H
— 泵入口处的 真空 表读数 [m水柱 ]；
0h
— 压力表和真空表测压接口之间的垂直距离 [m]；
本实验的
0h
=0.35m。
2u
— 压出管（ Φ42.25ⅹ 3.25mm）内流体的 流速 [m/s]
1u
— 吸入管（ Φ48ⅹ 3.5mm）内流体的流速 [m/s]；
g — 重力加速度 9.81[ ]。2/sm
? 泵的 有效功率 — 由于泵在运转过程中存在种种
能量损失, 使泵的实际压头和流量较理论值为
低, 而输入泵的功率又较理论值为高, 所以泵
的 总功率
轴N
Neη= （ 2 - 2）
其中 Ne为泵 的有效功率,
102
?QHeNe= [KW]；
轴N 传电电 ?? ??? kN= （ 2—— 4）
式中：
电 N
—— 电机的输入功率。 [KW]
K—— 用标准功率计校功率表的校正系数
—— 电机效率取 0.9；电?
传?
—— 传动装置的传动效率，一般取 1.0。
轴N — 由电机输入离心泵的功率,
? 2．孔板流量计孔流
系数的测定
?孔板流量计的构
造原理如图所示
在管路上装有一块
孔板。孔板两侧接
侧压管，分别与 U
型压差计相连接。
Ⅰ Ⅱ
孔板流量计构造原理图
? 孔板流量计是利用 流体通过锐孔的节流作用,
使流速增大, 压强减少, 造成孔板前后 压强差,
作为测量的依据 。
?
若管路直径为 d 1,流体流经孔板后所形成缩
脉的直径为ｄ２,流体密度 为 。
1u
、
2u
与
1p
、
2p
在截面 Ⅰ, Ⅱ 处的 速度、压强 分别为孔
板测压导管处和缩脉处的
根据 柏努利方程式,不考虑能量损失可得
hgppuu ????? ? 21
2
1
2
2
2
（２ —— ５）
或
2122 uu ?
=
hg?2 （ 2—— 6 ）
2
1
2
0 uu ?
=C
hg?2
（ 2— 7）
由于缩脉的位置因流速而变，截面积,
又难知道，而孔口的面积,是已知的，
测压口的位置在设备一旦制成后也是不变
的。
0S
2S
0u
2u
因此用孔板孔径流速,来代替式
（ 2— 6）中的,又考虑到实际流体因
局部阻力所造成的能量损失，故需用
系数 C加以校正，式（ 2-6）可改写为：
? 对于不可压缩流体，根据连续性方程式又可得：
1u
=
0 u
1
0
s
s
（ 2— 8）
将式（ 2— 8）代入式（ 2— 7）整理后得：
?0u
2
1
0 )
s
s
(1
h2gc
?
? （ 2— 9）
令 ?
0c
2
1
0 )(1
s
s
c
?
则式（ 2— 9）简化为：
00 cu ? gh2
(2---10)
根据
0u
和
0s
即可算出流体的体积流量
0000 ScSuV s ?? hg?2
[ ]
sm
3
或
00 scV s ? ?
?? )(2 ?RgR
式中,R— U型压差计的读数 [m]；
R? — 压差计中指示液的密度 [ ]；sm3
就接近与
0 c
—— 孔流系数。它由孔板锐孔的形状，
测压口的位置、孔径与管径比和雷诺准
数所决定。具体数值由实验确定。当
1
0
d
d
一定,Re准过 某个数值后，
0 c
定值
工业上定型的孔板流量计都规定在 c为常数的流动
条件下使用。
三、装置和流程
电源开关及功率表
电机
离心泵
底阀
水池
吸入管
48 35mm? ?
真空表
自来水出口阀
? 42.25 3.25mm?
水银压差计
排气阀孔板孔径 18.61mm调节阀
活动接管
液面计
计量槽 49.5 4 95mm?
排水阀
压力表
离心泵性能实验装置
四,操作要点
1,检查电机及 离心泵 是否能正常运转。一般是
先用手盘车看是否转动轻快，如轻快随即按下
电动机的电源开关，观察电机及离心泵的转动
情况，如无异常，切断电源以各实验使用
2．灌水、排气、关闭出口阀门后即可 启动
3,关闭旁路管线的 调节阀, 使泵输出的液体全
部通过孔板流量计, 当该调节阀全部打开后,
若流量不够大, 需将另一路管线的阀门也打开 。
? 当 大流量 时, 计量槽显得不够大, 在操作上
应注意及时按秒表和迅速移动活动接管, 并 多
取几组数据 。
? 4,测取十组数据并再验证其中几组数据, 若
基本重合后, 交指导教师审查后停车, 清理现
场, 记下设备各 有关数据 。
五、报告要求
1,画出离心泵的特性曲线, 判断该泵的较为适
宜的工作范围；
2,在双对数坐标纸上, 作出孔板流量计的校正
曲线；
3,在单对数坐标纸上作出 C—Re曲线 。
六,讨论题
1,根据离心泵的 工作原理, 说明离心泵启动前
需要灌水, 以及关闭出口阀的原因 。
2,当调节出口阀时, 压力表和真空表 的读数按
什么规律变化？ 为什么？
3,用孔板流量计测流量时, 应根据什么选择孔
板流量计的 孔口尺寸 以及相应的 压差计尺寸 和
指示液？
4,试分析 气缚和气蚀 现象的区别 。
5,根据什么条件来选择离心泵？
*6,从你所测定的特性曲线中分析, 如果 增加 该
泵的流量范围, 你认为可采取哪些措施 。
*7,试分析允许吸上真空高度与泵的安装高度的
区别 。
*8,允许吸上真空高度 Hs=7m,若选用密度比水
轻的苯作介质, 允许吸上真空高度将如何变化？
为什么？
?制作人 杨小伟 周坤
牛娅丽 贾海峰
?单位 九九化工系
?指导教师 梁英华 李国江
离心泵性能测定
一、实验目的及任务
1,了解离心泵的 构造, 掌握 操作和调节 方法 。
2,测定离心泵在恒定转速下的 示性曲线 并确定
该泵的 最佳工作范围 。
3,熟悉 孔板流量计 的构造, 性能及装设方法,
测定孔板流量计的 孔流系数 。
二、基本原理
1,离心泵的 基本方程 是从理论上对离心泵中
液体质点的运动情况进行分析研究后，得出的
离心泵 压头与流量之间 的关系。
? 离心泵的性能受到泵的 内部结构，叶轮形式，
叶轮转速 的影响。
? 流体流经离心泵的泵
体时，不可避免地会
遇到种种 流动阻力,
产生能量损失，实际
压头要比理想压头小。
理论压头
环流而致之压头减小
实际压头
冲击损失
摩擦损失
流量
压
头
与
压
头
损
失
? 由图中看出,H— Q
曲线即是将 磨擦损失，
冲击损失，机械损失
等除去以后的实际
H— Q特性曲线。
? 由于流体在泵内流动的 规律 还没有完全掌握，
对于扬程尚不能从理论上作出精确计算，
? 因此，在一定转速下泵的 扬程、轴功率和泵
的效率 η随流量 Q的变化关系，需由实验测定。
? 实验将测出的 H—Q,N—Q,η—Q之间的关
系标绘在坐标纸上成为三条曲线即为泵的特性，
根据曲线可找出泵的 最佳操作范围,作为选泵
的依据
? 泵的 扬程 用下式计算
g
uuhHHH
e 2
2
1
2
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真空表压力表
（ 2— 1）
式中：
压力表H
— 泵出口处的 压力 表读数 [m水柱 ]；
真空表H
— 泵入口处的 真空 表读数 [m水柱 ]；
0h
— 压力表和真空表测压接口之间的垂直距离 [m]；
本实验的
0h
=0.35m。
2u
— 压出管（ Φ42.25ⅹ 3.25mm）内流体的 流速 [m/s]
1u
— 吸入管（ Φ48ⅹ 3.5mm）内流体的流速 [m/s]；
g — 重力加速度 9.81[ ]。2/sm
? 泵的 有效功率 — 由于泵在运转过程中存在种种
能量损失, 使泵的实际压头和流量较理论值为
低, 而输入泵的功率又较理论值为高, 所以泵
的 总功率
轴N
Neη= （ 2 - 2）
其中 Ne为泵 的有效功率,
102
?QHeNe= [KW]；
轴N 传电电 ?? ??? kN= （ 2—— 4）
式中：
电 N
—— 电机的输入功率。 [KW]
K—— 用标准功率计校功率表的校正系数
—— 电机效率取 0.9；电?
传?
—— 传动装置的传动效率，一般取 1.0。
轴N — 由电机输入离心泵的功率,
? 2．孔板流量计孔流
系数的测定
?孔板流量计的构
造原理如图所示
在管路上装有一块
孔板。孔板两侧接
侧压管，分别与 U
型压差计相连接。
Ⅰ Ⅱ
孔板流量计构造原理图
? 孔板流量计是利用 流体通过锐孔的节流作用,
使流速增大, 压强减少, 造成孔板前后 压强差,
作为测量的依据 。
?
若管路直径为 d 1,流体流经孔板后所形成缩
脉的直径为ｄ２,流体密度 为 。
1u
、
2u
与
1p
、
2p
在截面 Ⅰ, Ⅱ 处的 速度、压强 分别为孔
板测压导管处和缩脉处的
根据 柏努利方程式,不考虑能量损失可得
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2
1
2
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（２ —— ５）
或
2122 uu ?
=
hg?2 （ 2—— 6 ）
2
1
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=C
hg?2
（ 2— 7）
由于缩脉的位置因流速而变，截面积,
又难知道，而孔口的面积,是已知的，
测压口的位置在设备一旦制成后也是不变
的。
0S
2S
0u
2u
因此用孔板孔径流速,来代替式
（ 2— 6）中的,又考虑到实际流体因
局部阻力所造成的能量损失，故需用
系数 C加以校正，式（ 2-6）可改写为：
? 对于不可压缩流体，根据连续性方程式又可得：
1u
=
0 u
1
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将式（ 2— 8）代入式（ 2— 7）整理后得：
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00 cu ? gh2
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根据
0u
和
0s
即可算出流体的体积流量
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3
或
00 scV s ? ?
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式中,R— U型压差计的读数 [m]；
R? — 压差计中指示液的密度 [ ]；sm3
就接近与
0 c
—— 孔流系数。它由孔板锐孔的形状，
测压口的位置、孔径与管径比和雷诺准
数所决定。具体数值由实验确定。当
1
0
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一定,Re准过 某个数值后，
0 c
定值
工业上定型的孔板流量计都规定在 c为常数的流动
条件下使用。
三、装置和流程
电源开关及功率表
电机
离心泵
底阀
水池
吸入管
48 35mm? ?
真空表
自来水出口阀
? 42.25 3.25mm?
水银压差计
排气阀孔板孔径 18.61mm调节阀
活动接管
液面计
计量槽 49.5 4 95mm?
排水阀
压力表
离心泵性能实验装置
四,操作要点
1,检查电机及 离心泵 是否能正常运转。一般是
先用手盘车看是否转动轻快，如轻快随即按下
电动机的电源开关，观察电机及离心泵的转动
情况，如无异常，切断电源以各实验使用
2．灌水、排气、关闭出口阀门后即可 启动
3,关闭旁路管线的 调节阀, 使泵输出的液体全
部通过孔板流量计, 当该调节阀全部打开后,
若流量不够大, 需将另一路管线的阀门也打开 。
? 当 大流量 时, 计量槽显得不够大, 在操作上
应注意及时按秒表和迅速移动活动接管, 并 多
取几组数据 。
? 4,测取十组数据并再验证其中几组数据, 若
基本重合后, 交指导教师审查后停车, 清理现
场, 记下设备各 有关数据 。
五、报告要求
1,画出离心泵的特性曲线, 判断该泵的较为适
宜的工作范围；
2,在双对数坐标纸上, 作出孔板流量计的校正
曲线；
3,在单对数坐标纸上作出 C—Re曲线 。
六,讨论题
1,根据离心泵的 工作原理, 说明离心泵启动前
需要灌水, 以及关闭出口阀的原因 。
2,当调节出口阀时, 压力表和真空表 的读数按
什么规律变化？ 为什么？
3,用孔板流量计测流量时, 应根据什么选择孔
板流量计的 孔口尺寸 以及相应的 压差计尺寸 和
指示液？
4,试分析 气缚和气蚀 现象的区别 。
5,根据什么条件来选择离心泵？
*6,从你所测定的特性曲线中分析, 如果 增加 该
泵的流量范围, 你认为可采取哪些措施 。
*7,试分析允许吸上真空高度与泵的安装高度的
区别 。
*8,允许吸上真空高度 Hs=7m,若选用密度比水
轻的苯作介质, 允许吸上真空高度将如何变化？
为什么？
?制作人 杨小伟 周坤
牛娅丽 贾海峰
?单位 九九化工系
?指导教师 梁英华 李国江
